(57)【要約】      （修正有）【課題】ドローバーを進退させるための流体圧シリンダのピストンストロークを可及的に小さくして、ピストンに余分な動作ストロークを与えずに動作時間を短縮させる。【解決手段】工具クランプ装置は、中空状主軸11内に主軸軸線方向に移動自在にはめ入れられているドローバー12と、ドローバー12に後向きのばね力を作用させるドローばね14と、ドローバー12に前向きの流体圧を作用させる流体圧シリンダ15とを備えている。また、流体圧シリンダ15は、ピストン22に作用する後向きの流体圧に抗してバランスばねによってピストン22のストロークの途中で静止させられるようになされている。【選択図】図２
2010000554.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空状主軸内に主軸軸線方向に移動自在にはめ入れられているドローバーと、ドローバーに後向きのばね力を作用させるドローばねと、ドローバーに前向きの流体圧を作用させる流体圧シリンダとを備えており、ドローバーがクランプ位置に位置させられるときに、ドローばねのばね力によって主軸に対し工具がクランプされ、流体圧シリンダの流体圧によって、ドローばねのばね力に抗して、ドローバーがクランプ位置からアンクランプ位置まで前進させられるときに、主軸に対し工具がアンクランプされ、さらに、ドローばねのばね力によってクランプ位置からクランプフリー位置までドローバーが後退しうるようにようになされている工具クランプ装置において、
流体圧シリンダが、ドローバーに前向きの流体圧を伝達しかつ後向きの流体圧によって後退させられるピストンを有しており、ピストンに作用する後向きの流体圧に抗して、同ピストンを前進させうる弾性力を同ピストンに作用させる弾性手段を備えていることを特徴とする工具クランプ装置。
【請求項２】
流体圧シリンダのピストンが、ドローバーの後端面と相対しうる前端面を有しており、クランプ位置に位置させられるドローバーの後端面に対し、流体圧シリンダのピストンの前端面が、所定の遊び間隙をおいて相対させられた状態で、流体圧シリンダのピストンに後向きに作用する流体圧と、弾性手段の弾性力が釣り合わせられて、流体圧シリンダのピストンが静止させられるようになされている請求項１に記載の工具クランプ装置。
【請求項３】
アンクランプ位置から後退させられるドローバーが、クランプ位置を超えて後退させられるときに、ドローバーが静止させられたピストンと接触して、この接触状態を保持したままで、ドローバーがクランプフリー位置まで後退させられるようになされている請求項２に記載の工具クランプ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、マシニングセンタ等の工作機械における工具クランプ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の従来装置としては、例えば、特許文献１の図３に開示されているものが知られている。
【０００３】
この従来装置は、図２に示すように、中空状主軸11と、主軸11内に主軸軸線方向に移動自在にはめ入れられているドローバー12と、ドローバー12の前端部に備えられかつ工具Tを着脱するためのコレット13と、主軸11およびドローバー12間に介在させられかつドローバー12に後向きのばね力を作用させるドローばね14と、ドローバー12の後方に装備されかつドローバー12に前向きの流体圧を作用させる流体圧シリンダ15とを備えている。
【０００４】
図３(a)〜(c)は、いずれも、図２に示すドローバー12の後端部および流体圧シリンダ15の一部を拡大して示すものである。
【０００５】
流体圧シリンダ15は、ハウジング21と、ハウジング21に内蔵されているピストン22とを備えている。ドローバー12の後端面は、ピストン22の前端面と相対させられている。ハウジング21内には、ピストン22によって区画された後退室23および前進室24が形成されている。
【０００６】
図３(a）は、ドローバー12がクランプ位置に位置させられている状態を示し、流体圧シリンダ15の後退室23に流体圧が作用させられて、ピストン22は後退限に位置させられている。このときに、ドローばね14の後向きのばね力によって主軸11に対し工具Tがクランプされる。
【０００７】
図３(b）は、ドローバー12がアンクランプ位置に位置させられている状態を示し、流体圧シリンダ15の後退室23に代わって、その前進室24に流体圧が作用させられ、ピストン22はその後退限から前進限まで移動させられている。流体圧シリンダ15の前向きの流体圧によって、ドローばね14のばね力に抗して、ドローバー12がクランプ位置からアンクランプ位置まで前進させられ、このときに、主軸11に対し工具Tがアンクランプされる。
【０００８】
図３(c)は、ドローバー12がクランプフリー位置に位置させられている状態、すなわち、主軸11に対し工具Tがクランプも、アンクランプもされないフリーの状態が示されている。ドローばね14の後向きのばね力によって、ドローバー12がクランプ位置からクランプフリー位置まで後退させられている。ドローバー12後端面およびピストン22前端面間には、遊び間隙eが形成されている。
【０００９】
上記において、ピストン22の前進限および後退限間のピストンストロークをＳa、ドローバー12のクランプ位置およびアンクランプ位置間のクランプストロークをａ、クランプ位置およびクランプフリー位置間のフリーストロークをｂとすると、Ｓa＝ａ＋ｂ＋ｅとなる。
【００１０】
上記ピストンストロークＳaのうち、加工時に必要なのは、クランプストロークａだけであり、フリーストロークｂは、加工時には余分なストロークである。余分なストロークｂをピストン22に行わせることによって、ピストン22の動作時間が多く掛かるという問題点がある。
【００１１】
一方、ドローバー12がクランプフリー位置に位置する状態で主軸11を回転させると、工具クランプ装置を構成するコレット13が壊れて、壊れた部品が主軸11から外れて飛び出してしまうことがある。これを防止するために、ドローバー12の位置を検出し、ドローバー12がクランプ位置およびクランプフリー位置のいずれに位置させられているかを判定することによって工具Ｔのクランプ状態の確認を行っている。ドローバー12の位置を検出するためには、例えば、センサ等を、ドローバー12の後方で、流体圧シリンダ15の前方である場所に設置するようにしているが、しかしながら、そのような狭いスペース内に位置させられているためには、そのような狭いスペースにセンサ等を設置することは容易ではなく、またその調整も容易ではない。
【特許文献１】特開平６−１７９１０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
この発明の目的は、ドローバーを進退させるための流体圧シリンダのピストンストロークを可及的に小さくして、ピストンに余分な動作ストロークを与えずに動作時間を短縮させることのできる工具クランプ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この発明による工具クランプ装置は、中空状主軸内に主軸軸線方向に移動自在にはめ入れられているドローバーと、ドローバーに後向きのばね力を作用させるドローばねと、ドローバーに前向きの流体圧を作用させる流体圧シリンダとを備えており、ドローバーがクランプ位置に位置させられるときに、ドローばねのばね力によって主軸に対し工具がクランプされ、流体圧シリンダの流体圧によって、ドローばねのばね力に抗して、ドローバーがクランプ位置からアンクランプ位置まで前進させられるときに、主軸に対し工具がアンクランプされ、さらに、ドローばねのばね力によってクランプ位置からクランプフリー位置までドローバーが後退しうるようにようになされている工具クランプ装置において、流体圧シリンダが、ドローバーに前向きの流体圧を伝達しかつ後向きの流体圧によって後退させられるピストンを有しており、ピストンに作用する後向きの流体圧に抗して、同ピストンを前進させうる弾性力を同ピストンに作用させる弾性手段を備えていることを特徴とするものである。
【００１４】
この発明による工具クランプ装置では、ピストンの後退時に、弾性手段の弾性力によって、ピストンが後退限まで後退してしまうことが規制でき、その分だけ、クランプ・アンクランプ時のピストンストロークを小さくすることができる。
【００１５】
さらに、流体圧シリンダのピストンが、ドローバーの後端面と相対しうる前端面を有しており、クランプ位置に位置させられるドローバーの後端面に対し、流体圧シリンダのピストンの前端面が、所定の遊び間隙をおいて相対させられた状態で、流体圧シリンダのピストンに後向きに作用する流体圧と、弾性手段の弾性力が釣り合わせられて、流体圧シリンダのピストンが静止させられるようになされていると、必要最小限に必要とする遊び間隙以外に余分なストロークをピストンがさせられない。したがって、必要なピストンストロークを、最小、すなわち、可及的に小さくすることができる。
【００１６】
また、アンクランプ位置から後退させられるドローバーが、クランプ位置を超えて後退させられるときに、ドローバーが静止させられたピストンと接触して、この接触状態を保持したままで、ドローバーがクランプフリー位置まで後退させられるようになされていると、アンクランプ位置およびクランプフリー位置間を、ドローバーおよびピストンが接触させられた状態で移動させられるため、ピストンの位置を検出することによって、その検出値を、ドローバーの位置と想定することができる。したがって、ドローバーの位置、すなわち、ピストンの位置を検出するためのセンサ等を、ドローバー後部と流体圧シリンダ前部の間の狭いスペースに設置する必要が無く、またその調整も容易に行うことができる。
【発明の効果】
【００１７】
この発明によれば、ドローバーを進退させるための流体圧シリンダのピストンストロークを可及的に小さくして、ピストンに余分な動作ストロークを与えずに動作時間を短縮させることのできる工具クランプ装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
この発明の実施の形態を、図１を参照しながらつぎに説明する。
【００１９】
図１(a)(b)(c)は、冒頭、従来技術の項で説明した図３(a)(b)(c)にそれぞれ対応するものである。以下に、図１(a)(b)(c)を参照しながら、図１(a)(b)(c)および図３(a)(b)(c)に示す相違点を、主として説明するが、図３(a)(b)(c)にそれぞれ対応する部分については、便宜上、図１(a)(b)(c)において、同一の符号を付して示す。
【００２０】
図１(a)(b)(c)において、ドローバー12の後端部および流体圧シリンダ15の一部が示されている。
【００２１】
流体圧シリンダ15は、ハウジング21と、ハウジング21に内蔵されているピストン22とを備えている。ドローバー12の後端面は、ピストン22の前端面と相対させられている。ハウジング21内には、ピストン22によって区画された後退室23および前進室24が形成されている。
【００２２】
これらドローバー12および流体圧シリンダ15の基本的構成についての説明は、とくに断りの無い限り、図２および図３に基づく、従来技術の項での説明に準じる。
【００２３】
図１(a）は、ドローバー12がクランプ位置に位置させられている状態、図１(b）は、ドローバー12がアンクランプ位置に位置させられている状態、図１(c)は、ドローバー12がクランプフリー位置に位置させられている状態をそれぞれ示すものである。
【００２４】
油圧シリンダ15のハウジング21後端壁内面には有底ばね孔31が形成されている。ばね孔31には、弾性手段を構成するバランスばね32が自由状態ではめ入れられている。バランスばね32は、圧縮コイルばねであって、その前部をばね孔31から前方に突出させている。
【００２５】
図１(a)において、ドローバー12がクランプ位置に位置させられており、油圧シリンダ15の後退室23には流体圧が作用させられ、ピストン22には後向きの流体圧が作用させられている。この状態で、図３(a)ではピストン22は後退限に位置させられていたが、図１(a)では、ピストン22がバランスばね32を圧縮させることによって、ピストン22に作用させられる、油圧シリンダ15による後向きの流体圧と、バランスばね32による前向きの弾性力とが釣り合い、ピストン22は後退限まで後退することなく、前進限および後退限の中間で静止させられている。この状態で、ドローバー12の後端面およびピストン22前端面間には、遊び間隙ｅが生じさせられている。
【００２６】
図１(a)に示す状態から、油圧シリンダ15の前進室24に流体圧が作用させられると、ピストン22は、前進させられて、遊び間隙ｅを無くしたところから、クランプストロークａに相当する距離だけ移動させられる。そうすると、ドローバー12はクランプ位置からアンクランプ位置まで移動させられ、図１(b)に示す状態となる。
【００２７】
図１(a)および図１(b)に示す状態を交互に行うことにより、主軸11に対する工具Tのクランプ・アンクランプが行われる。
【００２８】
このときのピストンストロークをＳiとすると、Ｓi＝ａ＋ｅとなる。このピストンストロークＳiを、従来技術の項で説明したピストンストロークＳa＝ａ＋ｂ＋ｅと比較すると、Ｓi＝Ｓa−ｂであるから、ピストンストロークＳiは、ピストンストロークＳaよりも「ｂ」だけ小さくなっている。
【００２９】
主軸11に工具Tをクランプしない場合、図１(b)に示す状態から、流体圧シリンダ15の前進室24に代わって、その後退室23に流体圧を作用させると、ピストン22はその流体圧によって後退させられ、ドローばね14によって、ドローバー12も後退させられる。ドローバー12は、クランプ位置で停止させられることなく、これを超えて、フリーストロークｂ分だけ、後退させられる。このドローバー12の後退の間に、遊び間隙ｅが無くなって、ドローバー12の後端面およびピストン22の前端面は互いに接触させられ、この後は、バランスばね32を圧縮し、その接触状態を保持したまま、ドローバー12およびピストン22は一緒に後退させられる。
【００３０】
クランプ位置およびクランプフリー位置間において、ドローバー12およびピストン22は、遊び間隙ｅ分は別として、互いに接触させられて一緒に後退・前進させられる。したがって、ピストン22の位置がドローバー12の位置に相当するため、ピストン22の位置を検出することによって、ドローバー12の位置を知ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】この発明による工具クランプ装置の動作説明図である。
【図２】従来例を示す工具クランプ装置の概略構成図である。
【図３】従来例による工具クランプ装置の図１に相当する動作説明図である。
【符号の説明】
【００３２】
11  主軸
12  ドローバー
14  ドローばね
15  流体圧シリンダ
22  ピストン
32  バランスばね
T   工具
【図１】
2010000554.tif 000003
【図２】
2010000554.tif 000004
【図３】
2010000554.tif 000005